數字化變電站智能終端裝置的優化

文/金凱，王蕾

（國網西安供電公司，陜西西安 710000)

對于數字化變電站來說，利用智能終端裝置能夠實現對所需信息的采集、傳輸以及處理等操作，能夠對一、二次設備進行有效連接，所以智能終端裝置的可靠性直接影響著整個變電站運行的平穩程度。然而，因為數字化變電站實際應用的時間還不長，智能終端裝置二次回路存在著顯著缺陷，很難按照傳統變電站的帶電或斷開遙信電源的方式進行缺陷處理，所以對數字化變電站智能終端裝置進行研究、對其相應內容進行優化是非常必要的，對于確保變電站正常運行具有重要作用。

1.案例基本情況概述

（1）2020年8月，工作人員在驗收其中某個數字化變電站過程中發現，在進行試驗時，某條110kV線路保護裝置未產生重合閘反應。通過對其深入分析可知，造成此問題的原因在于，間隔線路側刀閘加熱信號回路存有異常，進而導致智能設施產生跳閘問題，保護設施并未搜集斷路器地點變動信息。

（2）2021年5月，某220kV數字化變電站直流側存在電壓異常的情況，工作人員對其進行深入分析發現，關鍵因素是線路斷路器電機未有效受電，測控信號具有嚴重的寄生回路問題。

通過上述問題可知，數字化變電站在遙信回路方面還具有一定缺陷，即使是非關鍵信號出現故障，也會造成保護裝置的不正常動作，從而對整個變電站都造成影響，最終影響到電網的可靠運行。

2.現階段智能終端遙信回路設計狀況剖析

數字化變電站工作的重點是依托智能終端搜集刀閘、斷路器等遙信信息。當前智能終端裝置的遙信和運行所需電源分別使用“合并設計方式”“分離設計方式”兩種，每種方式都存在優缺點，現對其進行必要分析。

2.1 工作電源和遙信電源分離設計方式

分離式的設計方式具體情況如圖1所示。

從圖中可知，智能終端裝置遙信電源是利用K2實現通斷的，工作電源依托空氣開關K1加以控制，也就是利用空氣開關將智能終端裝置工作電源和遙信電源相分開，兩者之間保持獨立。

此種設計方式的優勢在于：可以確保即使發生遙信回路故障，也不會對智能終端裝置正常運行造成影響，即使遙信電源空氣開關出現跳閘，智能終端裝置也可以正常運行，同時能夠及時發出事故告警信號。此種設計方式的缺點在于：即使遙信回路存在故障造成空氣開關K2跳閘，或者在進行遙信回路故障解決過程中將空氣開關斷開，K1開關依舊呈現為運行形態。盡管保護裝置工作能夠進行跳閘反應，然而線路保護難以得到重合閘閉鎖與斷路器具體部位的信息，進而在很大程度上影響到重合閘的動作，難以保證重合閘的功能得到充分發揮。此外，母差保護裝置不能獲取刀閘部位信號，進而對母差保護功能產生不可忽視的影響，較易導致母差保護的錯誤動作。

2.2 工作電源和遙信電源合并的設計方式

合并式的設計方式具體情況如圖2所示。

從圖中可知，智能終端裝置的工作電源以及遙信電源都是通過空氣開關K1進行通斷的。此種設計方式的優勢在于，能夠大大降低空氣開關數量以及相應的二次接線，但是問題在于一旦遙信回路存在問題，K1將發生跳閘或者在進行遙信回路故障清除時造成空氣開關斷開。在這種情況下，智能終端裝置不僅不能穩定運行，還會負面作用于一次設備控制效能與裝置信號的獲取，進而導致一次設備不能工作。即便220kV變電站使用的是雙套保護模式，但是只要其中某個信號回路發生故障，都會對整個保護系統的運行造成影響。在進行保護的過程中，母差保護要通過智能終端對刀閘位置進行采集，同時線路保護依托智能終端對TJR閉鎖重合閘、氣壓低閉鎖重合閘、斷路器地點等有關信號進行采集。上述信號可以統稱為保護重要遙信，信號對于保護作用是否順利發揮有著很大的影響。若信號不正確或者不完善，必定會對保護動作的實施產生不良影響，進而降低電網運行的安全水平。

為了確保變電站的安全可靠運行，工作人員要對相應的智能終端設備實施動態監控。在實際測控中，測控遙信（比如斷路器壓力、斷路器地點等）的數量要遠超保護遙信，然而也需要獲取一些并非最關鍵的信號，比如加熱異常、光照異常等。對于重要的遙信回路缺陷來說，一旦發生故障就會造成設備停運，這是正常現象。但是遠方就地、照明故障等不重要測控遙信回路的缺陷會對整個電網造成較大的危害，從而帶來較大的損失。合并的設計方式會造成關鍵遙信和測控信號未分別管控，全部集中至回路中，以致二次設備在工作過程中存有比較嚴重的隱患。與普通的變電站相類似，無論是保護還是測控，都具有寄生回路，其中測控對保護具有較大影響。

3.數字化變電站智能終端裝置的優化

隨著信息技術的快速落地，數字化變電站已經開始大規模應用。作為數字化變電站中最主要的設備之一，智能終端設備在變電站中的應用越發廣泛。在實際應用中，為了能夠有效解決智能終端設備遙信回路方面的問題，本文參照前述研究將遙信分為“保護遙信”以及“測控遙信”分別進行處理。在智能匯控柜的裝設作業中，測控遙信與保護遙信兩者的回路一定要按照標準來進行分隔。

分級管控可以保護遙信以及測控遙信獨立運行，互不影響，一旦二次回路發生故障，則可以避免保護無效，確保電網的安全穩定運行。工作人員在對測控遙信回路缺陷進行處理時，可以短時間將測控遙信電源切斷，從而防止帶電運行而對人員和機械造成毀壞，保證所有裝置的安全。測控遙信回路存在的問題不會導致二次設備無法運行，無須停電進行缺陷處理，并且無須將保護設備停止運行，能夠保證電力網絡的正常運行。另外，這種模式的二次回路風險級別較低，可以降低企業管控消耗，能夠避免非重要遙信回路缺陷引發裝置的損壞，進一步提升設備利用率。

分級分隔的管理方式能夠進一步提升企業的管控能力，把遙信分為測控、保護等不同的類別。結合實際而言，測控遙信級別應低于保護遙信，可結合具體的缺陷情況采用恰當的管理方式。依托科學的分隔可以保證測控遙信與保護遙信的單獨工作；利用相應的空氣開關實現管控，能夠大大縮小回路缺陷的影響。利用差異性的開關插件，能夠防止保護遙信和測控遙信之間的干擾；利用差異性顏色的接線端子，可以提高管護的效果，減小回路缺陷，清除風險，防止兩者互相干擾。

4.結語

本文在對分離式、合并式數字化智能終端電源回路進行分析的基礎上，提出了全新的回路設計方案。全新的設計能夠解決目前數字化變電站智能終端電源設計中存在的缺陷，可以進一步提升整個系統運行的安全以及經濟效益，同時也可以進一步推進企業精細化管理水平，對于增強企業設備的安全性具有現實作用。